高爐煤氣噴堿除氯技術(shù)簡(jiǎn)介及應(yīng)用

王亞楠（中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

高爐煤氣噴堿除氯技術(shù)簡(jiǎn)介及應(yīng)用

王亞楠
（中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

近年來(lái)隨著高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)的普及，使得高爐煤氣中氯離子含量增加，造成了冶金企業(yè)煤氣管網(wǎng)的腐蝕現(xiàn)象。本文介紹了高爐煤氣中氯離子的來(lái)源，含氯離子高爐煤氣對(duì)冶金企業(yè)的影響。針對(duì)這種現(xiàn)象，中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)了高爐煤氣噴堿除氯技術(shù)，并簡(jiǎn)介了該技術(shù)的原理、流程以及在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用，并取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

高爐煤氣 噴堿 除氯 氯離子腐蝕

1　引言

高爐煤氣屬于高爐冶煉生產(chǎn)的副產(chǎn)二次能源介質(zhì)，其成分受高爐生產(chǎn)配料影響。近年來(lái)，鋼廠(chǎng)為降低焦比，在高爐中都不同程度的噴吹煙煤或無(wú)煙煤，因而煤氣中含硫是不可避免的；其次，鋼鐵廠(chǎng)會(huì)采用進(jìn)口原料礦，其選礦工藝多采用海水且在海運(yùn)過(guò)程中噴灑海水，因此海水中大量硫酸根離子和氯離子會(huì)隨原料進(jìn)入到煤氣中；此外，煉鐵用燒結(jié)礦采用含氯助劑也會(huì)導(dǎo)致煤氣中含有大量氯離子等腐蝕性物質(zhì)。

近十年來(lái)，高爐煤氣全干式布袋除塵技術(shù)在國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)得到大范圍地推廣，這一技術(shù)給鋼鐵企業(yè)帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，隨著生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)不斷積累，逐漸發(fā)現(xiàn)該技術(shù)使高爐煤氣中的酸性離子不能在除塵環(huán)節(jié)被去除，而是被帶到低壓管網(wǎng)中。

煤氣管網(wǎng)中的氯離子等一部分隨煙氣排放至大氣中：進(jìn)入氣流層的可反復(fù)破壞臭氧分子，也能使臭氧分子減少到形成“空洞”；另一部分則隨煤氣冷凝水析出，聚集在管道底部，導(dǎo)致冷凝液pH值呈強(qiáng)酸性，對(duì)管道及設(shè)備產(chǎn)生腐蝕作用，從而在煤氣輸送及使用過(guò)程中造成安全隱患。

2　高爐煤氣噴堿除氯技術(shù)

2.1國(guó)內(nèi)外高爐煤氣除氯技術(shù)簡(jiǎn)介

目前國(guó)內(nèi)外高爐煤氣脫氯技術(shù)主要包括以下三類(lèi)：（1）物理吸收式脫除 該技術(shù)主要是利用煤氣中酸性物質(zhì)易溶于水的特性，在塔內(nèi)對(duì)高爐煤氣噴淋大量水。大量水的噴淋對(duì)管底的酸性積液有稀釋作用，從而降低管道內(nèi)冷凝液的離子濃度，減緩對(duì)管網(wǎng)的腐蝕作用。但該方法噴水量不能隨煤氣參數(shù)變化而進(jìn)行調(diào)節(jié)，耗水量大。（2）堿液吸收式脫除該技術(shù)是利用酸堿中和原理，在管道內(nèi)直接噴淋堿液。因管道內(nèi)煤氣流速較高，堿液與煤氣接觸不充分，酸性介質(zhì)的吸收率較低，若使管網(wǎng)冷凝液pH值達(dá)到中性，堿液消耗量相對(duì)較高。（3）堿性氧化物吸收式脫除該技術(shù)主要是日本住友金屬提出的采用Fe2O3與HCL反應(yīng)的方法，去除煤氣中的氯離子。采用含F(xiàn)e2O3的高爐灰混于水，再加壓噴淋高爐煤氣，以除去氯離子。該方法會(huì)導(dǎo)致脫水填料堵塞或管網(wǎng)內(nèi)沉積不溶水的灰泥。

2.2高爐煤氣噴堿除氯技術(shù)

2.2.1高爐煤氣噴堿除氯技術(shù)簡(jiǎn)介

為解決高爐煤氣含氯離子等酸性介質(zhì)高的問(wèn)題，中冶京誠(chéng)開(kāi)發(fā)噴堿除氯工藝設(shè)施。該系統(tǒng)繼續(xù)沿用液體吸收酸性介質(zhì)這一思路，秉承降低運(yùn)行費(fèi)用理念，實(shí)現(xiàn)了水量及堿液的精確噴淋控制。其工藝流程圖如圖1：

圖1　工藝流程圖

2.2.2工藝流程特點(diǎn)

（1）該工藝可以根據(jù)噴堿塔煤氣入口溫度，實(shí)現(xiàn)分層控制噴淋水量，以最少的水量使煤氣中的水分達(dá)到飽和狀態(tài)。噴水利用噴堿塔的下部排水循環(huán)使用。（2）當(dāng)煤氣中水分處于飽和狀態(tài)時(shí)，對(duì)煤氣進(jìn)行噴堿水處理，能達(dá)到最好的酸堿中和效果，迅速高效地脫除煤氣中的氯離子等酸性介質(zhì)。（3）為保證噴水效果和覆蓋面積，噴堿塔截面不留死角。每層噴槍布置均采用長(zhǎng)、短噴槍配合的布置方式。（4）煤氣經(jīng)過(guò)噴淋后，煤氣中機(jī)械水含量高達(dá)50g/Nm3。煤氣從下往上，通過(guò)脫水裝置，使煤氣中機(jī)械水含量達(dá)到3g/Nm3以?xún)?nèi)。（5）噴堿除氯設(shè)施的噴淋水自成循環(huán)系統(tǒng)，僅需定期補(bǔ)充新水及加藥處理。

3　高爐煤氣噴堿除氯技術(shù)應(yīng)用

中冶京誠(chéng)在河北某鋼鐵公司3200m3高爐以總包形式配套高爐煤氣噴堿除氯設(shè)施，工程已于2010年9月份投產(chǎn)，目前設(shè)備運(yùn)行良好、穩(wěn)定。煤氣中冷凝水pH值控制在7.5左右（用戶(hù)選取偏堿工況），煤氣中機(jī)械水含量<3g/Nm3，系統(tǒng)壓差控制在2kPa以?xún)?nèi)。解決了后續(xù)管道及設(shè)備的腐蝕問(wèn)題。

自建成噴堿除氯裝置后，每年可減少氯離子排放約65t，每年帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益分項(xiàng)如下：（1）減少全廠(chǎng)配套設(shè)備更換費(fèi)用約300萬(wàn)；（2）減少人工成本約50萬(wàn)；（3）降低高爐休風(fēng)率及全廠(chǎng)煤氣管道檢修率，增收約300萬(wàn)。

2011年，在韓國(guó)浦項(xiàng)6000m3高爐配套干法改造項(xiàng)目中，中冶京誠(chéng)憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)力敵新日鐵以及國(guó)內(nèi)其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，將噴堿除氯設(shè)施與干式布袋除塵系統(tǒng)一起作為成套技術(shù)，推廣至韓國(guó)。

該項(xiàng)目采用EP形式，在2013年6月投產(chǎn)。目前該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，得到了用戶(hù)的認(rèn)可，整套設(shè)施在運(yùn)行一年后，順利通過(guò)了韓方業(yè)主苛刻的檢驗(yàn)，收到了用戶(hù)的產(chǎn)品合格證書(shū)。

4　結(jié)語(yǔ)

按照可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出了"三干"與"三利用"技術(shù)，被人們認(rèn)為將是未來(lái)我國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展方向。高爐煤氣噴堿除氯技術(shù)可以完善高爐煤氣干法除塵技術(shù)，既可以使TRT系統(tǒng)獲得最大的能量回收效益，又可以有效避免干法除塵帶來(lái)的管道和設(shè)備腐蝕問(wèn)題，具有廣闊的前景。

［1］高致遠(yuǎn)，梁麗萍，劉志強(qiáng).高爐煤氣干法除塵管道腐蝕機(jī)理的研究與防護(hù)［J］.冶金動(dòng)力，2008，（4）.

［2］董艷蘋(píng)，張傳波.干法除塵工藝高爐煤氣噴堿除氯技術(shù)［J］.冶金動(dòng)力，2011，（7）.